聚焦部分相干涡旋光束作用于不同折射率瑞利粒子上的辐射力

 使用聚焦部分相干高斯谢尔涡旋光束,对不同折射率的瑞利粒子的辐射力做了分析,着重研究了相关长度和束腰宽度对辐射力和俘获稳定性的影响。结果表明：相关长度和束腰宽度分别存在临界值,相干长度小于等于其临界值或束腰宽度大于等于其临界值时,可利用其俘获相对折射率大于1的微粒;而在相关长度大于其临界值或束腰宽度小于其临界值时,可利用其俘获相对折射率小于1的微粒。对俘获稳定性的分析表明,需选择适当的相关长度和束腰宽度才能稳定俘获瑞利粒子。     

金等离子体中7离子系统(Au47+～Au53+)的电荷态分布及其解析函数关系

根据扩展的相对论多组态Dirac-Fock理论计算得到的Au47 ~Au53 离子的平均离子寿命、能级能量和能级简并度,计算了各离子的电离速率常数、复合速率常数和配分函数,并由此得到了离子间的电离-复合平衡常数.基于这些数据,利用电离复合动力学方法研究了金等离子体内7离子系统在一定电子温度和电子密度下的电荷态分布和平均离化度.并给出了Au47 ~Au53 的离子丰度与电子温度和电子密度的函数关系.     

Composite optical vortices in noncollinear Laguerre--Gaussian beams and their propagation in free space

Taking two Laguerre-Gaussian beams with topological charge 1 = ±1 as an example, this paper studies the composite optical vortices formed by two noncollinear Laguerre-Gaussian beams with different phases, amplitudes, waist widths, off-axis distances, and their propagation in free space. It is shown by detailed numerical illustrative examples that the number and location of composite vortices at the waist plane are variable by varying the relative phase β, amplitude ratio η, waist width ratio ξ, or off-axis distance ratio μ. The net topological charge lnet is not always equal to the sum lsum of charges of the two component beams. The motion, creation and annihilation of composite vortices take place in the free-space propagation, and the net charge during the propagation remains unchanged and equals to the net charge at the waist plane.     

Impacts of higher-order dispersions and saturable nonlinearities on modulation instability in negative-refractive metamaterials

On the basis of the standard linear stability analysis and Drude electromagnetic model,the impacts of higher-order dispersions and three kinds of typical saturable nonlinearities on modulation instability(MI) have been analyzed and calculated for negative-refractive metamaterials(MMs).Our results show that the MI gain spectra consist of only one spectral region instead of one or two regions in ordinary materials,which may be close to or far from the zero point.Particularly,the spectrum far from the zero point has a high cut-off frequency but a narrow spectral width,which is obviously beneficial to the generation of high-repetition-rate pulse trains.Moreover,MI characteristics here will vary with the normalized angular frequency which can be modified by adjusting the structures of negative-refractive MMs,signifying the controllability of bistable solitons and MI based applications.The effects of saturable nonlinearities are similar to those in ordinary materials.     

经光阑衍射的平顶涡旋光束位相奇点的演化特性

推导出了平顶涡旋光束通过有光阑ABCD光学系统的传输解析式,并以光阑透镜和矩形光阑系统为例,与平顶光束比较研究了截断参量、相对离轴距离和光束阶数对衍射场中位相奇点演化特性的影响.数值计算表明,平顶涡旋光束通过上述光学系统均存在位相奇点,即使源处涡旋被光阑阻拦时,衍射场中也会出现位相奇点;而平顶光束通过光阑透镜系统存在刃型位错,随着截断参量增大,会发生刃型位错的演化和湮灭现象,且平顶光束通过矩形光阑系统没有发现位相奇点.     

部分相干涡旋光束形成的相干涡旋特性研究

推导出部分相干涡旋平顶光束的传输解析公式,并用以研究了聚焦场和自由空间中部分相干涡旋光束形成相干涡旋的特性.结果表明,相干涡旋与光束阶数N,空间相干参数α和参考点位置(x1,y1)有关.依赖于参考点的选择,光谱相干度可能存在零值点,也可能没有零值点.特别是,若选取x1=y1=0,光谱相干度零值点处的位相可以是确定的,因而不存在相干涡旋.     

四个部分相干点源的完全相消干涉特性

使用部分相干光的干涉定律，对部分相干光照明呈正方形对称四孔干涉仪的干涉场做了研究.结果表明，一定条件下，可出现完全相消干涉，并存在光强和光谱相干度的相位奇点.与二个、三个部分相干点源的干涉做了比较.对所得结果物理上可解释为：虽然四个点源是部分相干的，但从两个点源出射场之和与从另外两个点源出射场之和却可能是完全相关的. 关键词： 相关奇点光学 完全相消干涉 部分相干光 刃型位错线     

饱和非线性正折射异向介质中的调制不稳定性

直接从异向介质中包含饱和非线性、自陡峭和二阶非线性色散效应的非线性扩展传输方程出发,采用线性稳定性分析法,导出了调制不稳定性的色散关系、不稳定条件、无量纲的临界扰动频率和增益谱。计算和讨论了异向介质正折射区无量纲的增益谱随归一化角频率和入射功率密度的变化关系。结果表明,在异向介质正折射区,随归一化角频率和入射功率密度的不同,增益谱将会出现扰动频率大于零、扰动频率大于某个非零临界值、扰动频率大于零而小于某个非零临界值3种形式。在归一化角频率较小时,调制不稳定性可能出现阈值入射功率密度;且在较小的入射功率密度时,调制不稳定性只能出现在大于某个临界频率时。     

艾里涡旋光束在梯度折射率介质中的动态传输与涡旋轨迹

推导了艾里涡旋光束在傍轴ABCD光学系统中的传输解析式,研究了其在梯度折射率介质中的动态传输、坡印廷矢量和涡旋轨迹,及涡旋核对艾里主波瓣和坡印廷矢量的影响.结果表明:弹道轨迹和涡旋轨迹不再是传统的抛物线,而是呈三角函数分布;在z=(2j+1)L/4处,弹道轨迹和涡旋轨迹均会有奇异现象,且在z=(j+1)L/2附近有坡印廷矢量的反转现象.在临界传输距离处,艾里主波瓣会被涡旋核遮拦,随着传输距离的增大,艾里主波瓣由于自愈特性再次出现,并绕最近的涡旋核旋转.